齒輪軸零件加工工藝設(shè)計(jì)

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1、緒論 本課題的研究主要是加工工藝的注意點(diǎn)和改進(jìn)的方法，通過(guò)總結(jié)零件的的加工，提高所加工工件的質(zhì)量，完善產(chǎn)品，滿足要求，提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 一般齒輪軸有兩個(gè)支撐軸徑，工作時(shí)通過(guò)軸徑支撐在軸承上，這兩個(gè)支撐軸徑便是其裝配基準(zhǔn)，通常也是其他表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，所以它的精度和表面質(zhì)量要求較高。對(duì)于一些重要的軸，支撐軸除規(guī)定較高的尺寸精度外，通常還規(guī)定圓度、圓柱度以及兩軸徑之間的同軸度等形狀精度要求等。對(duì)于其他工作軸徑，如安裝齒輪、帶輪、螺母、軸套等零件的軸徑，除了有本身的尺寸精度和表面粗糙度外，通常還要求其軸線與兩支承軸徑的公共線同軸，以保證軸上各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)精度。 軸為支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件并

2、與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩或彎矩的機(jī)械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件就裝在軸上。根據(jù)軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況，又可分為：①轉(zhuǎn)軸，工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩，是機(jī)械中最常見(jiàn)的軸，如各種減速器中的軸等；②心軸，用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如鐵路車(chē)輛的軸等，有些心軸則不轉(zhuǎn)動(dòng)，如支承滑輪的軸等；③傳動(dòng)軸，主要用來(lái)傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機(jī)移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的長(zhǎng)光軸、汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強(qiáng)度和剛度，轉(zhuǎn)速高時(shí)還取決于振動(dòng)穩(wěn)定性。

3、本課題縮小到對(duì)齒輪軸的研究，本課題中的加工精度高，因此對(duì)技術(shù)也就會(huì)隨之提高，包括尺寸精度、幾何形狀精度、相互位置精度及表面粗糙度等。使齒輪軸起到它的作用，更好的支撐傳動(dòng)部件、傳遞扭矩和承受載荷。從而使產(chǎn)品更加暢銷(xiāo)，壽命延續(xù)更長(zhǎng)，具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義，齒輪軸機(jī)件的損壞、磨損、變形以及失去動(dòng)平衡，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致相關(guān)部件的損壞。 第一章 零件的分析 該零件是齒輪軸，它屬于臺(tái)階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、和鍵槽等組成。軸肩一般用來(lái)確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時(shí)有一個(gè)正確的位置，并使加工中磨削外圓或車(chē)螺紋時(shí)退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)

4、矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。 1.1 零件的作用 1.1.1 零件的作用 齒輪軸是轉(zhuǎn)軸，，支撐作用，兩端軸承支撐，中間安裝軸承，一般鍵連接。用來(lái)支撐傳動(dòng)零部件，傳遞扭矩和承受載荷，以及保證裝在主軸上的工件或刀具具有一定的回轉(zhuǎn)精度。 1.1.2 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求 軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項(xiàng)： (1) 尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對(duì)其尺寸精度要求較高（IT5～I(xiàn)T7）。裝配傳動(dòng)件的軸頸尺寸精度一般要

5、求較低（IT6～I(xiàn)T9）。 (2) 幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應(yīng)將其公差限制在尺寸公差圍。對(duì)精度要求較高的外圓表面，應(yīng)在圖紙上標(biāo)注其允許偏差。 (3) 相互位置精度 軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機(jī)械中的位置和功用決定的。通常應(yīng)保證裝配傳動(dòng)件的軸頸對(duì)支承軸頸的同軸度要求，否則會(huì)影響傳動(dòng)件（齒輪等）的傳動(dòng)精度，并產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對(duì)支承軸頸的徑向跳動(dòng)一般為0.01～0.03mm，高精度軸（如主軸）通常為0.001～0.005mm。 (4) 表面粗糙度 一般與傳動(dòng)件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra0.63～

6、2.5μm，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.16～0.63μm。 1.2 零件材料分析 一般軸類零件常用45號(hào)鋼，根據(jù)不同的工件條件采用不同的熱處理規(guī)（如正火、調(diào)質(zhì)、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌度和耐磨性。淬火后表面硬度可達(dá)45～52HRC。 對(duì)中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，可選用40Cr等合金鋼。這類剛經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有較高的綜合力學(xué)性能。 精度較高的軸，有時(shí)還用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65MnT等材料，它們通過(guò)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后，具有更高耐磨性和耐疲勞性能。表面硬度可達(dá)50～58HRC。 對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20Cr

7、MnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金或38CrMoAlA氮化鋼。 精密機(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAl氮化鋼，這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和氮化后，不僅能獲得較高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好，與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形小、硬度更高的特點(diǎn)。 1.3 確定生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領(lǐng)是指某種產(chǎn)品（或零件）包括備品或廢品在的年產(chǎn)量。根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品特征，如產(chǎn)品的尺寸外形、質(zhì)量等，以及生產(chǎn)綱領(lǐng)中年產(chǎn)量的不同，其生產(chǎn)可分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種生產(chǎn)類型。 ① 單件生產(chǎn) 單個(gè)地生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和尺寸的產(chǎn)品，并且很少重復(fù)。例如重型機(jī)器制造、專用

8、設(shè)備制造及新產(chǎn)品試制等。 ② 成批生產(chǎn) 一年中分批地制造相同的產(chǎn)品，制造過(guò)程有一定的重復(fù)性。每批制造的相同產(chǎn)品的數(shù)量稱為批量。根據(jù)批量的大小，成批生產(chǎn)又可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。機(jī)床制造屬于成批生產(chǎn)。 ③ 大量生產(chǎn) 產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常重復(fù)地進(jìn)行某一個(gè)零件的某一道工序的加工。例如汽車(chē)、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)等的制造都是以大量生產(chǎn)的方式進(jìn)行的。 各種生產(chǎn)類型的工藝過(guò)程特點(diǎn)，如下表1-1所示。 表1-1 各種生產(chǎn)類型的工藝過(guò)程特點(diǎn) 工藝過(guò)程特點(diǎn) 生產(chǎn)類型 單件生產(chǎn) 成批生產(chǎn) 大量生產(chǎn) 工件的互換性 基本上沒(méi)有互換性，廣

9、泛用鉗工 修配 大部分有互換性，少 數(shù)用鉗工修配 全部有互換性 毛坯制造方法 及加工余量 鑄件用木模手工造型，鍛造用自 由鍛，毛坯精度低，加工余量大 部分采用金屬模鑄 造和模鍛 鑄件廣泛采用金屬模機(jī)械 造型，鍛件廣泛采用模鍛 毛坯精度高，余量小 機(jī)床設(shè)備 通用機(jī)床“機(jī)群式”排列 部分通用機(jī)床，部分 專用機(jī)床 廣泛采用高生產(chǎn)率的專用 機(jī)床及自動(dòng)線，機(jī)床按流 水線式排列 夾具 多用標(biāo)準(zhǔn)附件，極少采用夾具， 靠劃線及試切法達(dá)到精度要求 廣泛采用夾具，部分 靠劃線法達(dá)到精度要求 廣泛采用高生產(chǎn)率夾具， 靠夾具及調(diào)整法達(dá)到精度 要求 刀具

10、與余量 采用通用刀具和萬(wàn)能量具 較多采用專用刀具 和量具 廣泛采用高生產(chǎn)率的專用 刀量具 工人 技術(shù)熟練 一定的熟練程度 普通的操作工和技術(shù)較高 的調(diào)整工 工藝文件 有簡(jiǎn)單的工藝路線卡 過(guò)程卡、工藝卡、關(guān) 鍵工序有工序卡 過(guò)程卡、詳細(xì)的工序卡、 檢驗(yàn)卡 該零件軸為小批量生產(chǎn)。 1.4 毛坯的確定 軸類毛坯常用圓棒料和鍛件。大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件，毛坯經(jīng)過(guò)熱處理后，可使金屬部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的硬度及較好的綜合力學(xué)性能。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批量生產(chǎn)多采用自由 鍛，大批量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛

11、。 1．5 確定毛坯種類 該齒輪軸材料為45號(hào)鋼，因其屬于一般齒輪軸，故選45號(hào)鋼可滿足其要求。本例齒輪軸屬于中、小齒輪軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大。由m=3，z=9根據(jù)公式d=mz可知d=27，故選擇40mm的熱軋圓鋼作毛坯。 1．6 繪制鑄件零件圖 零件圖如圖1-1所示。 設(shè)計(jì)目的： 能對(duì)零件進(jìn)行加工工藝分析，設(shè)計(jì)該零件的加工工藝與加工路線，及所用的刀具，夾具。 附加工圖樣： 如圖所示為主動(dòng)齒輪軸圖樣。m=3，z=9。 圖1-1 主動(dòng)齒輪軸 第二章 加工工藝過(guò)程分析 機(jī)器的生產(chǎn)過(guò)程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善分g的所有勞動(dòng)和。為

12、了降低生產(chǎn)成本和便于生產(chǎn)組織，許多機(jī)器不一定完全有一個(gè)工廠單獨(dú)生產(chǎn)，而常常由很多專業(yè)化的工廠生產(chǎn)不同的零、部件來(lái)共同完成。 在生產(chǎn)中，凡是改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)，使其成為成品或半成品的過(guò)程稱為工藝過(guò)程。如毛坯制造工藝過(guò)程、機(jī)械加工工藝過(guò)程、惹處理工藝過(guò)程及裝配工藝過(guò)程等。 在許多情況下，工藝過(guò)程不是一成不變的，但在一定的生產(chǎn)條件下，應(yīng)盡量使工藝過(guò)程制定得最為合理，最符合生產(chǎn)實(shí)際。 軸類零件的加工是練習(xí)車(chē)削技能的最基本也是最重要的項(xiàng)目，但最后完工工件的質(zhì)量總是很不理想，主要是對(duì)軸類零件的工藝分析規(guī)程制定不夠合理。軸類零件中工藝規(guī)程的制定，直接關(guān)系到工件質(zhì)量，勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)

13、濟(jì)效益。 2.1 加工工藝過(guò)程的組成 加工工藝過(guò)程的組成： ① 工序 工序是組成工藝過(guò)程的基本單元。工序是指一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地（或一臺(tái)設(shè)備）上，對(duì)同一個(gè)（或同時(shí)對(duì)幾個(gè)）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。劃分工序的主要依據(jù)是工作地點(diǎn)是否改變及加工是否連續(xù)完成。 ② 工步 工步是指加工表面不變、加工工具不變和切削用量（轉(zhuǎn)速及進(jìn)給量）不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分工序。 ③ 走刀 在一個(gè)工步中，若加工余量較大，可分幾次切削，每次切削稱為一次走刀。 ④ 安裝 工件一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。一道工序可以有一次安裝，也可以有幾次安裝。

14、⑤ 工位 在一次安裝中，工件在機(jī)床上所占的每個(gè)位置上所完成的那一部分工序稱為工位。 2.2 定位基準(zhǔn)的選擇原則 2.2.1 基準(zhǔn)的概念 零件是由若干個(gè)要素（點(diǎn)、線、面）組成，各要素之間都有一定的尺寸和位置公差要求。用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。 根據(jù)零件的用途不同，可分為兩類：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。 （1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 在零件上用來(lái)確定其他點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖2-1所示軸套零件，其外圓和孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為零件的軸心線；端面B、C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是端面A；25h6外圓徑向圓跳動(dòng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是軸孔D的軸心線。而對(duì)于尺寸35，端面

15、A和端面C互為基準(zhǔn)，即端面A是端面C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，端面C也是端面A的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 圖2-1 軸套 （2）工藝基準(zhǔn) 在加工和裝配過(guò)程中使用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。按其用途又可分為定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。 ① 定位基準(zhǔn) 使工件在機(jī)床和夾具中占有正確的加工位置所采用的基準(zhǔn)。作為定位基 準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面可以使實(shí)際存在的，也可以是假想的，如外圓和孔軸線、對(duì)稱平面等。 ② 測(cè)量基準(zhǔn) 測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)，即用來(lái)確定被測(cè)量尺寸、形狀和位置的基準(zhǔn)。如圖2-1所示，零件以孔與心軸配合測(cè)量外圓25h6的徑向跳動(dòng)，則孔15H7軸線是外圓的測(cè)量基準(zhǔn)；用卡尺測(cè)量尺寸10和35時(shí)，端面A

16、是端面B、C的測(cè)量基準(zhǔn)。 ③ 裝配基準(zhǔn) 裝配時(shí)用來(lái)確定零件在部件或產(chǎn)品（總成）中位置的精度。如箱體類零件的底平面、主軸的主軸頸等。 2.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 選擇定位基準(zhǔn)是制定工藝規(guī)程的一個(gè)十分重要的問(wèn)題。在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面來(lái)定位，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中，可以采用經(jīng)過(guò)加工的表面來(lái)定位，這種定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇如下： ① 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面與不加工表面之間的位置要求，應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工面的位置精度要求較高的表面作

17、粗基準(zhǔn)。 ② 如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面粗基準(zhǔn)。 ③ 選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)平整，沒(méi)有澆、沒(méi)有澆、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。 ④ 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要定位基準(zhǔn)，以大的位置誤差。 （2）精基準(zhǔn)的選擇 ① “ 基準(zhǔn)重合”原則 為了較容易地獲得加工表面對(duì)其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的相對(duì)位置精度要求，應(yīng)選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為其定位基準(zhǔn)。這一原則稱為基準(zhǔn)重合原則。 ② “基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以比較方便地加工其它表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，這就是“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。例如：軸類零件大多數(shù)工序都以中心孔為定位基準(zhǔn)；齒輪的齒

18、坯和齒形加工多采用齒輪孔及端面為定位基準(zhǔn)。 ③ “互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工”原則 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的原則。例如加工精密齒輪時(shí)，先以孔定位加工齒形面，齒面淬硬后需進(jìn)行磨齒。因齒面淬硬層較薄，所以要求磨削余量小而均勻。 ④ “自為基準(zhǔn)”原則 有些精加工工序要求加工余量小而均勻，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，這時(shí)就以加工面本身作為精基準(zhǔn)，稱為“自為基準(zhǔn)”原則。例如磨削床身導(dǎo)軌面時(shí)，就以床身導(dǎo)軌面作為定位基準(zhǔn)。 ⑤ 所選用的定位基準(zhǔn)，應(yīng)能保證工件的裝夾穩(wěn)定可靠、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。 以上原則是實(shí)際使用時(shí)常常會(huì)相互矛盾，應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合具體的生產(chǎn)條件

19、和生產(chǎn)類型進(jìn)行分析比較，找出主要矛盾，靈活運(yùn)用這些原則。 根據(jù)以上原則，齒輪軸的主要加工表面是齒輪面和軸的外圓表面，同軸度要求較高，所以以齒輪軸的左端作為基準(zhǔn)面。 2.2.3 定位基準(zhǔn)的確定 合理的選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該齒輪軸沒(méi)有徑向圓跳動(dòng)和端面圓跳動(dòng)的要求，它又是實(shí)心軸，所以應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 軸類零件的定位基準(zhǔn)，最常用的是兩中心孔。因?yàn)檩S類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對(duì)軸線的垂直度是相互位置精度的主要項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準(zhǔn)

20、重合原則。而且由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個(gè)外圓和端面，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 但下列情況不能用兩中心孔作為定位基面： （1） 粗加工外圓時(shí)，為提高工件剛度，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同時(shí)作為定位基面，即一夾一頂。 （2） 當(dāng)軸為通孔零件時(shí)，在加工過(guò)程中，作為定位基面的中心孔因鉆出通孔而消失。為了在通孔加工后還能用中心孔作為定位基面，工藝上常采用以下三種方法： ① 當(dāng)中心通孔直徑較小時(shí)，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm的60°錐面來(lái)代替中心孔； ② 當(dāng)軸有圓柱孔時(shí)，可采用圖2-2（a）所示的錐堵，取1：500錐度；當(dāng)軸孔錐度較小時(shí)，取錐

21、堵錐度與工件兩端定位孔錐度相同； ③ 當(dāng)軸通孔的錐度較大時(shí)，可采用帶錐堵的心軸，簡(jiǎn)稱錐堵心軸，如圖2-2（b）所示。 使用錐堵或錐堵心軸時(shí)應(yīng)注意，一般中途不得更換或拆卸，直到精加工完各處加工面，不再使用中心孔時(shí)方能拆卸。 圖2-2 錐堵和錐堵心軸 2.3 零件表面加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性。為了正確選擇加工方法，應(yīng)了解各種加工方法的特點(diǎn)和掌握加工表面精度以及表面粗糙度的概念。 在選擇加工方法時(shí)，一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查表來(lái)確定，在根據(jù)實(shí)際不同情況或工藝實(shí)驗(yàn)進(jìn)行修改。在查表時(shí)，滿足同樣要求的加工方法有很多種，所以選擇加工方

22、法時(shí)要考慮以下因素： （1）選擇相應(yīng)能獲得表面精度的加工方法。 （2）工件材料的性質(zhì)。 （3）工件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小。 （4）結(jié)合生產(chǎn)類型考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性。 （5）現(xiàn)有生產(chǎn)條件。 為了正確選擇加工方法，應(yīng)了解各種加工方法的特點(diǎn)和掌握加工精度以及表面粗糙度的概念。 表面精度是指在正常的加工條件下所能保證的表面精度；加工精度是指在正常的加工條件下所能保證的加工精度。加工過(guò)程中影響精度的因素很多，每種加工方法在不同的工作條件下所能達(dá)到的精度是不同的。例如：在一定的設(shè)備條件下，操作精細(xì)、選擇較低的進(jìn)給量和切削深度，就能獲得較高的加工精度和較細(xì)的表面粗糙度。但是這必然會(huì)使生產(chǎn)率降低，生

23、產(chǎn)成本增加，反之，提高生產(chǎn)率，雖然成本降低，但會(huì)增大加工誤差，降低加工精度。 齒輪軸零件的加工面有外圓、孔、螺紋、退刀槽、倒角等，材料為45號(hào)鋼。外圓面公差等級(jí)為IT7~IT8，表面粗糙度Ra1.6~3.2μm，采用粗車(chē)---半精車(chē)---精車(chē)保證精度要求。 端面：本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面，尺寸精度要求不高。表面粗糙度為Ra1.6μm的端面粗車(chē)和半精車(chē)即可。 多數(shù)外圓柱面有1×45°倒角和1.5×1、2×1退刀槽要求。 2.4 加工工序安排 根據(jù)零件的功用和技術(shù)要求，先將零件的主要表面分開(kāi)，然后著重考慮主要表面的加工順序。安排加工順序是：加工精基準(zhǔn)---粗加工主要表面---半

24、精加工主要表面---精加工主要表面。次要表面的加工穿插在各階段之間進(jìn)行，由于次要表面加工精度不高，一般在粗、半精加工階段即可完成，但對(duì)于那些同主要表面有密切關(guān)系的表面，如退刀槽、螺紋等，通常置于主要表面精加工之后完成，以便保證它們的位置精度。 加工順序安排的一般原則： ① 基面先行原則。 ② 先粗后精原則。 ③ 先主后次原則。 ④ 先面后孔原則。 零件齒輪軸除了應(yīng)遵循加工順序安排的一般原則，還應(yīng)注意以下三個(gè)方面： （1）外圓表面加工順序應(yīng)為，先加工大直徑外圓，然后再加工小直徑外圓，以免一開(kāi)始就降低了工件的剛度。 （2）齒輪軸上的退刀槽、螺紋齒等表面的加工應(yīng)在外圓精車(chē)之后，否則在

25、精車(chē)外圓時(shí)產(chǎn)生斷續(xù)切削，影響車(chē)削精度，也易損壞刀具。 （3）軸上的螺紋一般有較高的精度，如安排在局部淬火之前進(jìn)行加工，則淬火后產(chǎn)生的變形會(huì)影響螺紋的精度，因此螺紋加工宜安排在工件局部淬火之后。 2.5熱處理工序的安排 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對(duì)于齒輪軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用的比較多。 45號(hào)鋼經(jīng)鍛造后需要正火處理，以消除鍛造產(chǎn)生的應(yīng)力，改善切削性能。粗加工階段完成后安排調(diào)質(zhì)處理，一是可以提高材料的力學(xué)性能，二是作為表面淬火準(zhǔn)備了良好的金相組織，確定表面淬火的質(zhì)量。對(duì)于軸上的支撐軸頸、齒面、錐臺(tái)面這些重要且在工作中經(jīng)常摩擦的表面，為提高其耐磨性均需表面淬火處理，表

26、面淬火安排在精加工前進(jìn)行，以經(jīng)過(guò)精加工去除淬火過(guò)程中產(chǎn)生的氧化皮，修正淬火變形。 2.6 工序的劃分 在安排零件的工藝規(guī)程時(shí)，還要解決工序的集中與分散問(wèn)題。所謂工序集中，就是在一臺(tái)機(jī)床上盡可能多地加工工件的幾個(gè)表面，在批量較大時(shí)，常采用多軸、多面、多工位機(jī)床和復(fù)合刀具等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)工序集中，從而有效地提高生產(chǎn)率。加工中心和柔性生產(chǎn)線（FMS）是工序集中的極端情況。在單件小批量生產(chǎn)中，工序集中是在通用機(jī)床和數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行的。工序分散則相反，整個(gè)工藝過(guò)程的工序數(shù)目較多。工藝線長(zhǎng)，而每道工序所完成的加工容較少，一般適用于加工批量大的場(chǎng)合。 工序集中的特點(diǎn)： ① 減少了設(shè)備的數(shù)量，減少了

27、操作工的數(shù)量和生產(chǎn)面積。 ② 減少了工序數(shù)目，減少了運(yùn)輸工作量，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃工作，縮短了生產(chǎn)周期。 ③ 減少了工件的裝夾次數(shù)，不僅利于提高生產(chǎn)率，而且在一次裝夾下加工了許多面，也有利于保證這些被加工面得位置精度。 ④ 因?yàn)椴捎玫膶Ｓ迷O(shè)備和專用工藝裝備數(shù)量多而復(fù)雜，因此機(jī)床和工藝裝備的調(diào)整維修工作量大。 而工序分散的特點(diǎn)是： ① 采用比較簡(jiǎn)單的機(jī)床和工藝裝備，調(diào)整容易。 ② 對(duì)工人的技術(shù)要求低，僅需對(duì)其進(jìn)行短時(shí)間的培訓(xùn)即可上崗。 ③ 生產(chǎn)設(shè)備工作量少，產(chǎn)品更新?lián)Q代容易。 ④ 設(shè)備及操作工數(shù)量較多，所需工作面積大。 單件小批量生產(chǎn)一般采用工序集中的方式，而大批量生產(chǎn)既可以集中也

28、可以分散，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行分析，隨著加工中心的快速發(fā)展，采用工序集中的生產(chǎn)方式是發(fā)展的必然。 2.7 加工余量及工序尺寸的確定 2.7.1 加工余量的概念 在從工件毛坯加工成成品的過(guò)程中，毛坯尺寸與零件圖的設(shè)計(jì)尺寸之差為加工總余量，即為某被加工表面上切除的金屬的總厚度。而相鄰兩個(gè)工序的工序尺寸之差，即被后一道工序所切除的金屬層厚度就是工序余量。 2.7.2 加工余量的確定方法 加工余量的確定方法有三種。 ① 查表法 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)研究，已將毛坯余量和各種工序的工序余量數(shù)據(jù)匯編 成手冊(cè)。在確定加工余量時(shí)，可從手冊(cè)中查的所需數(shù)據(jù)，然后結(jié)合本廠的實(shí)際情

29、況進(jìn)行適當(dāng)修正。該方法目前應(yīng)用最為廣泛。 ② 經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 該法是根據(jù)實(shí)踐來(lái)確定加工余量的。一般而言，為防止加工余量不足而產(chǎn)生廢品，往往估計(jì)的數(shù)量都偏大，所以該法只適用于單件、小批量生產(chǎn)。 ③ 分析計(jì)算法 是根據(jù)加工余量計(jì)算公式和一定的試驗(yàn)資料，通過(guò)計(jì)算確定加工余量的一種方法。采用這種方法確定的加工余量比較合理，但必須有比較全面可靠的試驗(yàn)資料及先進(jìn)的計(jì)算手段，該法在生產(chǎn)中應(yīng)用很少。 根據(jù)零件“齒輪軸”的使用性能、勞動(dòng)強(qiáng)度確定采用棒料，材料45號(hào)鋼，結(jié)合加工工藝分析，分別確定加工余量、工序尺寸及主尺寸如下：（其中2Z為直徑上的加工余量） ① 外圓表面輪廓只需粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)可達(dá)到要求

30、。外圓加工余量的確定：外圓加工直徑余量（mm），粗車(chē)1.5~4 mm，半精車(chē)0.5~2.5 mm。 粗車(chē)：加工余量2Z=3mm；半精車(chē)：加工余量2Z=1.5 mm。 ② 外圓表面軸向長(zhǎng)度方向的加工余量：總長(zhǎng)余量2Z=5mm。 ③ 齒輪齒數(shù)為9，模數(shù)為3的齒輪精度為IT6，全齒高h(yuǎn)=(2ha*+c*)m=6.75 mm。 第三章 選擇加工設(shè)備及工藝設(shè)備 3.1 各機(jī)床的作用 3.1.1 車(chē)床的作用 在金屬切削機(jī)床中，普通車(chē)床是使用廣泛的一種，它適用于加工各類軸類、套筒類和盤(pán)類零件中的回轉(zhuǎn)表面，能完成鉆中心孔、車(chē)外圓、車(chē)端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔及切斷、車(chē)螺紋、滾

31、花、車(chē)錐體、車(chē)特形表面攻絲等。 車(chē)床種類有： （1）普通車(chē)床 普通車(chē)床的加工對(duì)象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整圍大，能加工工件的外表面、端面和外螺紋。這種車(chē)床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車(chē)間。如CA6140、CA6240、CA6132、CA6232等。 （2）轉(zhuǎn)塔車(chē)床和回轉(zhuǎn)車(chē)床 轉(zhuǎn)塔車(chē)床和回轉(zhuǎn)車(chē)床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產(chǎn)。 （3）自動(dòng)車(chē)床 自動(dòng)車(chē)床能按一定程序自動(dòng)完成中小型工件的多工序加工，能自動(dòng)上下料，重復(fù)加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。 （4）多

32、刀半自動(dòng)車(chē)床 多刀半自動(dòng)車(chē)床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車(chē)床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤(pán)、環(huán)和軸類工件，其生產(chǎn)率比普通車(chē)床提高3～5倍。 （5）仿形車(chē)床 仿形車(chē)床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動(dòng)完成工件的加工循環(huán)，適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率比普通車(chē)床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤(pán)式、立式等類型。 （6）立式車(chē)床 立式車(chē)床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，刀架在橫梁或立柱上移動(dòng)。適用于加工較大、較重、難于在普通車(chē)床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。 （7）鏟齒車(chē)床 鏟齒

33、車(chē)床在車(chē)削的同時(shí)，刀架周期地作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用于鏟車(chē)銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小砂輪鏟磨齒面。 （8）專門(mén)車(chē)床 專門(mén)車(chē)床是用于加工某類工件的特定表面的車(chē)床，如曲軸車(chē)床、凸輪軸車(chē)床、車(chē)輪車(chē)床、車(chē)軸車(chē)床、軋輥車(chē)床和鋼錠車(chē)床等。????聯(lián)合車(chē)床主要用于車(chē)削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機(jī)多能”的特點(diǎn)，適用于工程車(chē)、船舶或移動(dòng)修理站上的修配工作。 該設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用的車(chē)床為CA6140型臥式車(chē)床。 3.1.2 銑床的作用 銑床類機(jī)床是平面加工的主要機(jī)床之一，其主要工件是使用銑刀銑削平面或溝槽。

34、 銑床的種類有以下三種分類方式： (一)按其結(jié)構(gòu)分： （1） 臺(tái)式銑床：小型的用于銑削儀器、儀表等小型零件的銑床。 （2） 懸臂式銑床：銑頭裝在懸臂上的銑床，床身水平布置，懸臂通常可沿床身一側(cè)立柱導(dǎo)軌作垂直移動(dòng)，銑頭沿懸臂導(dǎo)軌移動(dòng)。 （3）滑枕式銑床：主軸裝在滑枕上的銑床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍導(dǎo)軌作橫向移動(dòng)，滑鞍可沿立柱導(dǎo)軌作垂直移動(dòng)。 （4）龍門(mén)式銑床：床身水平布置，其兩側(cè)的立柱和連接梁構(gòu)成門(mén)架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上，可沿其導(dǎo)軌移動(dòng)。通常橫梁可沿立柱導(dǎo)軌垂向移動(dòng)，工作臺(tái)可沿床身導(dǎo)軌縱向移動(dòng)。用于大件加工。 （5） 平面銑床：用于銑削平面和

35、成型面的銑床，床身水平布置，通常工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌縱向移動(dòng)，主軸可軸向移動(dòng)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。 （6） 仿形銑床：對(duì)工件進(jìn)行仿形加工的銑床。一般用于加工復(fù)雜形狀工件。 （7） 升降臺(tái)銑床：具有可沿床身導(dǎo)軌垂直移動(dòng)的升降臺(tái)的銑床，通常安裝在升降臺(tái)上的工作臺(tái)和滑鞍可分別作縱向、橫向移動(dòng)。 （8） 搖臂銑床：搖臂裝在床身頂部，銑頭裝在搖臂一端，搖臂可在水平面回轉(zhuǎn)和移動(dòng)，銑頭能在搖臂的端面上回轉(zhuǎn)一定角度的銑床。 （9）床身式銑床：工作臺(tái)不能升降，可沿床身導(dǎo)軌作縱向移動(dòng)，銑頭或立柱可作垂直移動(dòng)的銑床。 （10） 專用銑床：例如工具銑床：用于銑削工具模具的銑床，加工精度高，

36、加工形狀復(fù)雜。 （二）按布局形式和適用圍分，主要有升降臺(tái)銑床、龍門(mén)銑床、單柱銑床和單臂銑床、儀表銑床、工具銑床等。 升降臺(tái)銑床有萬(wàn)能式、臥式和立式幾種，主要用于加工中小型零件，應(yīng)用最廣；龍門(mén)銑床包括龍門(mén)銑鏜床、龍門(mén)銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件；單柱銑床的水平銑頭可沿立柱導(dǎo)軌移動(dòng)，工作臺(tái)作縱向進(jìn)給；單臂銑床的立銑頭可沿懸臂導(dǎo)軌水平移動(dòng)，懸臂也可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整高度。單柱銑床和單臂銑床均用于加工大型零件。 儀表銑床是一種小型的升降臺(tái)銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件；工具銑床主要用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬(wàn)能角度工作臺(tái)和插頭等多種附件，還可進(jìn)行鉆削、鏜削和

37、插削等加工。其他銑床還有鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，它們都是為加工相應(yīng)的工件而制造的專用銑床。 （三）按控制方式分，銑床又可分為仿形銑床、程序控制銑床和數(shù)控銑床等。 該設(shè)計(jì)中在加工10×5的鍵槽時(shí)，用到立式鍵槽銑床。 3.1.3 磨床的作用 磨床系指用磨具或磨料加工工件各種表面的機(jī)床。一般用于對(duì)零件淬硬表面做磨削加工。通常，磨具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，工件或磨具的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其應(yīng)用廣泛、加工精度高、表面粗糙度Ra值小，磨床可分為十余種： （1） 外圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形外表面的磨床。 （2） 圓磨床：是普

38、通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形表面的磨床。 （3） 座標(biāo)磨床：具有精密座標(biāo)定位裝置的圓磨床。 （4） 無(wú)心磨床：工件采用無(wú)心夾持，一般支承在導(dǎo)輪和托架之間，由導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)， 主要用于磨削圓柱形表面的磨床。 （5） 平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。 （6） 砂帶磨床：用快速運(yùn)動(dòng)的砂帶進(jìn)行磨削的磨床。 （7） 珩磨機(jī)：用于珩磨工件各種表面的磨床。 （8） 研磨機(jī)：用于研磨工件平面或圓柱形，外表面的磨床。 （9） 導(dǎo)軌磨床：主要用于磨削機(jī)床導(dǎo)軌面的磨床。 （10）工具磨床：用于磨削工具的磨床。 （11）多用磨床：用于磨削圓柱、圓錐形、外表面或平面，并能

39、用隨動(dòng)裝置及附件磨削多種工件的磨床。 （12）專用磨床：從事對(duì)某類零件進(jìn)行磨削的專用機(jī)床。按其加工對(duì)象又可分為：花鍵軸磨床、曲軸磨床、凸輪磨床、齒輪磨床、螺紋磨床、曲線磨床等。 該設(shè)計(jì)中為了達(dá)到零件的尺寸精度，最后需要用磨床磨削外圓，主要用的是外圓磨床。 3.1.4 零件加工中各機(jī)床的確定 零件加工使用的機(jī)床為： （1） 工序001為下料采用鋸床 （2） 工序002~007為車(chē)削采用CA6140型臥式車(chē)床 （3） 工序008為銑削采用立式銑床或鍵槽銑床 （4） 工序009為修研中心孔采用CA6140型臥式車(chē)床 （5） 工序010為磨外圓采用外圓磨床 3.2 刀具

40、的選擇 3.2.1 刀具材料的確定 刀具材料從碳素工具鋼的淬火，高速鋼的問(wèn)世，直到今天硬質(zhì)合金和超硬材料的出現(xiàn)，都是隨著機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，功率增大，剛性增強(qiáng)等而逐步發(fā)展起來(lái)的，其目的是要保證被加工件的精度 和質(zhì)量的前提下，提高單位時(shí)間的切削量。 由于刀具材料的切削性能直接影響生產(chǎn)效率、工件的加工精度和表面質(zhì)量，所以正確選擇刀具材料是加工工藝的一個(gè)重要部分，刀具應(yīng)具有高剛度、足夠的強(qiáng)度和韌度、高耐磨性、良好的導(dǎo)熱性、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性、抗粘接性、化學(xué)穩(wěn)定性等。刀具的選擇取決于各工序的加工方法及所用機(jī)床的性能。刀具材料的硬度必須高于工件材料的硬度，常用的車(chē)刀材料為高速鋼和硬質(zhì)合金兩種

41、。 刀具要具有以下幾點(diǎn)要求： ① 良好的切削性能。 ② 精度高。 ③ 可靠性高。 ④ 用度高。 ⑤ 斷屑及性能好。 ⑥ 刀具的長(zhǎng)度在滿足使用要求的前提下盡可能的短。 3.2.2 刀具的分類 生產(chǎn)中所使用的刀具種類很多，按加工方式和具體用途分為車(chē)刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀、 螺紋刀具、齒輪刀具、傳動(dòng)線及數(shù)控機(jī)床刀具和磨具等幾大類型。 刀具分類： （1）按所用材料分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、瓷刀具、立方氮化硼刀具和金剛石刀具等。 （2）按結(jié)構(gòu)分為整體刀具、鑲片刀具、機(jī)夾刀具和復(fù)合刀具等。 （3）按是否標(biāo)準(zhǔn)化分為標(biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)準(zhǔn)刀具等。 車(chē)刀按用途可分為外圓車(chē)

42、刀、端面車(chē)刀、切斷刀、成形車(chē)刀、螺紋車(chē)刀和車(chē)孔刀等。 3.2.3 常用車(chē)刀刀具的用途 車(chē)削的特點(diǎn)： ① 車(chē)削加工是指工件旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，車(chē)刀作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的切削加工方法。車(chē)削加工應(yīng)用廣泛，能很好適應(yīng)工件材料、結(jié)構(gòu)、精度、表面粗糙度及生產(chǎn)批量的變化。 ② 車(chē)削加工一般是等截面（即切削寬度、切削厚度均不變，其中粗車(chē)時(shí)毛坯余量的不均勻可忽略不計(jì)）的連續(xù)切削，因此，切削了變化小，切削過(guò)程平穩(wěn)，可進(jìn)行高速切削和強(qiáng)力切削，生產(chǎn)率高。 ③ 車(chē)削采用的車(chē)刀一般為單刃刀，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、刃磨方便、安裝方便。 ④ 車(chē)削加工尺寸精度圍一般在IT12~IT7之間，表面粗糙度值為Ra0.8~12.5

43、μm,適于工件的粗加工、半精加工和精加工。 1． 一般使用之車(chē)刀尖型式有下列幾種： （1）粗車(chē)刀 主要是用來(lái)切削大量且多余部份使工作物直徑接近需要的尺寸。粗車(chē)時(shí)表面光度不重要，因此車(chē)刀尖可研磨成尖銳的刀峰，但是刀峰通常要有微小的圓度以避免斷裂。 （2）精車(chē)刀 此刀刃可用油石礪光，以便車(chē)出非常圓滑的表面光度，一般來(lái)說(shuō)精車(chē)刀之圓鼻比粗車(chē)刀大。 （3）圓鼻車(chē)刀 可適用許多不同型式的工作是屬于常用車(chē)刀，磨平頂面時(shí)可左右車(chē)削也可用來(lái)車(chē)削黃銅。此車(chē)刀也可在肩角上形成圓弧面，也可當(dāng)精車(chē)刀來(lái)使用。 （4）切斷車(chē)刀 只用端部切削工作物，此車(chē)刀可用來(lái)切斷材料及車(chē)度溝槽。 （5）螺絲車(chē)刀

44、(牙刀) 用于車(chē)削螺桿或螺帽，依螺紋的形式分60度，或55度V型牙刀，29度梯形牙刀、方形牙刀。 （6）搪孔車(chē)刀 用以車(chē)削鉆過(guò)或鑄出的孔。達(dá)至光制尺寸或真直孔面為目的。 （7）側(cè)面車(chē)刀或側(cè)車(chē)刀 用來(lái)車(chē)削工作物端面，右側(cè)車(chē)刀通常用在精車(chē)軸的未端，左側(cè)車(chē)則用來(lái)精車(chē)肩部的左側(cè)面。 2．因工件之加工方式不同而采用不同的刀刃外形，一般可區(qū)分為： （1）右手車(chē)刀 由右向左，車(chē)削工件外徑。 （2）左手車(chē)刀 由左向右，車(chē)削工件外徑。 （3）圓鼻車(chē)刀 刀刃為圓弧形，可以左右方向車(chē)削，適合圓角或曲面之車(chē)削。 （4）右側(cè)車(chē)刀 車(chē)削右側(cè)端面。 （5）左側(cè)車(chē)刀

45、 車(chē)削左側(cè)端面。 （6）切斷刀 用于切斷或切槽。 （7）孔車(chē)刀 用于車(chē)削孔。 （8）外螺紋車(chē)刀 用于車(chē)削外螺紋。 （9）螺紋車(chē)刀 用于車(chē)削螺紋。 3．各種車(chē)刀的用途： （1） 90°外圓車(chē)刀（偏刀） 用來(lái)車(chē)削工件的外圓、臺(tái)階和端面，分為左偏刀和右偏刀兩種 （2） 45°彎頭刀 用來(lái)車(chē)削工件的外圓、端面和倒角 （3） 切斷刀 用來(lái)切斷工件或工件表面切出溝槽 （4） 車(chē)孔刀 用來(lái)車(chē)削工件的孔，有通孔車(chē)刀和盲孔車(chē)刀 （5） 成形車(chē)刀 用來(lái)車(chē)削臺(tái)階處的圓角、圓槽或車(chē)削特殊形面工件 （6） 螺

46、紋車(chē)刀 用來(lái)車(chē)削螺紋 3.2.4 銑刀 銑刀是多齒刀具，銑削時(shí)可用較大的背吃刀量和進(jìn)給量，所以銑削力大。由于刀齒斷續(xù)切削銑削力波動(dòng)大，所以加工精度低，表面質(zhì)量較差，一般多用于粗加工或半精加工。加工精度一般可達(dá)IT9~IT8級(jí)，表面粗糙度為Ra1.6~Ra12.5μm，平面度可達(dá)0.04mm/300mm。 銑刀加工是在銑床上利用銑刀加工工件的一種方式，銑刀是多齒刀具，加工時(shí)，銑刀作 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件相對(duì)銑刀作縱向或橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，完成平面（斜面、臺(tái)階）、溝槽（T形槽、燕尾槽、鍵槽）、成形面（圓弧、齒輪、螺旋）、切斷等加工。 銑削的特點(diǎn)： ① 銑刀是一種多刃刀具，在銑削

47、時(shí)，同時(shí)有幾個(gè)刀齒在進(jìn)行切削，能采用較大的進(jìn)給量，又允許較高切削速度，所以切削加工的生產(chǎn)率較高。 ② 銑削加工主要用于粗加工和半精加工。 ③ 適應(yīng)性較好。 ④ 成本較高。 3.2.5 磨削 磨削加工是磨具以及較高的線速度對(duì)工件表面加工，磨削加工屬于精加工。 磨削是指用砂輪、砂帶，油石或磨料等對(duì)工件表面的切削加工。通常用砂輪或砂帶作磨具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，成為磨床；用油石或磨料作磨具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，稱為研磨機(jī)床或超精磨削機(jī)床。 砂輪是有磨粒、結(jié)合劑和孔隙三要素組成。磨粒的硬度很高，具有鋒利的刃尖，當(dāng)砂輪告訴旋轉(zhuǎn)時(shí)，其表面上無(wú)數(shù)鋒利的磨粒，就象一把多刃刀具，從工件上切除一

48、層薄薄的金屬，形成精確光潔的加工表面。磨削時(shí)，砂輪的圓周速度很高，普通磨削為30～50m/s，高速磨削大于45～60 m/s，同時(shí)砂輪磨粒具有多刃性和微刃性，以及在磨削過(guò)程中的自銳作用，使新的磨粒不斷地參加磨削。 磨削的特點(diǎn)： ① 磨削的加工精度較高。 ② 磨削溫度高，磨削時(shí)必須使用切削液。 ③ 徑向磨削分力較大。 ④ 磨削可以加工一般刀具難以甚至無(wú)法加工的硬質(zhì)材料。 ⑤ 磨削加工不僅廣泛應(yīng)用于精加工，有時(shí)既作半精加工又作精加工，而且可用于切斷鋼錠 和毛坯去皮加工。 3.2.6 加工零件刀具的確定 加工該零件所用的刀具： （1） 車(chē)外圓 45°彎頭刀 （2

49、） 切槽 伸出刀柄15mm，寬度為3mm的寬刃精車(chē)刀 （3） 鉆頭 直徑為5mm的鉆頭 （4） 切螺紋 用外螺紋車(chē)刀 （5） 鍵槽銑刀 外圓直徑分別為8mm、12mm的鍵槽銑刀或立銑刀 3.3 夾具的確定 3.3.1 夾具的組成及作用 夾具：在機(jī)械制造過(guò)程中，用來(lái)固定加工對(duì)象，使其占有正確的位置，以接受加工或檢測(cè)的裝置，都可統(tǒng)稱為夾具。 各類機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)不同，但一般是由定位元件、夾緊裝置、夾具體和其他裝置或元件組成。 （1） 定位元件 定位元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置。 （2） 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是

50、保證工件在夾具中已定為好的正確位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變化，使加工順利進(jìn)行。 （3） 夾具體 夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，通過(guò)它將夾具的所有部分連接成一個(gè)整體。 （4） 其他裝置或元件 夾具除上述三部分外，還有一些根據(jù)需要設(shè)置的其他裝置或元件，如分度裝置、導(dǎo)向元件和夾具與機(jī)床之間的連接元件等。 在機(jī)械制造過(guò)程中夾具主要是穩(wěn)定地保證工件的加工精度，縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，降低生產(chǎn)成本，擴(kuò)大機(jī)床工藝圍。 機(jī)床夾具：不需要找正便可將工件安裝到機(jī)床的正確位置的夾緊裝置，稱之為機(jī)床夾具。 輔具：在工件裝夾過(guò)程中除正常裝夾工具外所需要的一些裝夾和支承刀具的輔助裝

51、置。 工藝設(shè)備：刀具、量具、夾具和輔具。 定位：在機(jī)床上確定工件相對(duì)刀具的正確加工位置。 夾緊：在已經(jīng)定位好的位置上將工件可靠的夾住。 3.3.2 夾具的分類 夾具按應(yīng)用圍可分為通用家具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具、隨行夾具。也可按使用的機(jī)床類型分為車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具等。 （1）通用夾具? 通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，且具有一定通用性的夾具，如三爪自定心卡盤(pán)、四爪單動(dòng)卡盤(pán)、臺(tái)虎鉗、萬(wàn)能分度頭、中心架、電磁吸盤(pán)等。其特點(diǎn)是適用性強(qiáng)、不需調(diào)整或稍加調(diào)整即可裝夾一定形狀圍的各種工件。這類夾具已商品化，且成為機(jī)床附件。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周

52、期，減少夾具品種，從而降低生產(chǎn)成本。其缺點(diǎn)是夾具的加工精度不高，生產(chǎn)率也較低，且較難裝夾形狀復(fù)雜的工件，故適用于單件小批量生產(chǎn)中。 （2）專用夾具? 專用夾具是針對(duì)某一工件的某一工序的加工要求而專門(mén)設(shè)計(jì)和制造的夾具。其特點(diǎn)是針對(duì)性極強(qiáng)，沒(méi)有通用性。在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中，常用各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)，隨著現(xiàn)代多品種及中、小批生產(chǎn)的發(fā)展，專用夾具在適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等方面已產(chǎn)生許多問(wèn)題。 （3）可調(diào)夾具? 可調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來(lái)的一類新型夾具。對(duì)不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來(lái)夾具上的個(gè)別定位元件和夾緊元件

53、便可使用。它一般又分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。通用可調(diào)夾具的通用圍大，適用性廣，加工對(duì)象不太固定。成組夾具是專門(mén)為成組工藝中某組零件設(shè)計(jì)的，調(diào)整圍僅限于本組的工件?？烧{(diào)夾具在多品種、小批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 （4）成組夾具? 這是在成組加工技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類夾具。它是根據(jù)成組加工工藝的原則，針對(duì)一組形狀相近的零件專門(mén)設(shè)計(jì)的，也是具有通用基礎(chǔ)件和可更換調(diào)整元件組成的夾具。這類夾具從外形上看，它和可調(diào)夾具不易區(qū)別。但它與可調(diào)夾具相比，具有使用對(duì)象明確、設(shè)計(jì)科學(xué)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。 （5）組合夾具? 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件具有較高精度和耐磨

54、性，可組裝成各種夾具，夾具用畢即可拆卸，留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有可減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點(diǎn)；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。 （6）自動(dòng)線夾具? 自動(dòng)線夾具一般分為兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨著工件一起運(yùn)動(dòng)，并將工件沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移至下一個(gè)工位進(jìn)行加工。 3.3.3 選擇夾具 該齒輪軸的生產(chǎn)綱領(lǐng)為小批量生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 3.4 量具的選擇 測(cè)量器具的選擇是根據(jù)被測(cè)零件的數(shù)量、材質(zhì)特征、公差大小以及幾何形狀特點(diǎn)等。在確保測(cè)

55、量精度的前提下，顧及測(cè)量工藝實(shí)施可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇量具和量?jī)x。 測(cè)量器具的精度應(yīng)該與被測(cè)零件的公差大小相適應(yīng)。被測(cè)零件的公差等級(jí)高、公差值小，則選用的測(cè)量器具的精度要高，反之亦然。 （1） 檢驗(yàn)端面 端面加工最主要的是平直、光潔。檢查其是否平直，可采用鋼尺作工具，嚴(yán)格時(shí)，則用刀口直尺作透光檢查。 （2） 檢驗(yàn)外圓 外圓表面的加工，一方面要保證零件圖上要求的尺寸精度和表面粗糙度，另一方面還應(yīng)保證形狀和位置精度的要求。檢查時(shí)，可采用鋼尺、游標(biāo)卡尺、千分尺或百分表等工具。 ① 用游標(biāo)卡尺側(cè)外徑 測(cè)量前，使卡口寬度大于被測(cè)量尺寸，然后推動(dòng)游標(biāo)，使測(cè)量腳平面與被測(cè)量的直徑垂直并

56、接觸，得到尺寸后把游標(biāo)上的螺釘緊固，然后讀數(shù)。 ② 用千分尺測(cè)外徑 測(cè)量時(shí)，工件放置于兩測(cè)量面間，先直接轉(zhuǎn)動(dòng)微分筒。當(dāng)測(cè)量面接近工件時(shí)，改用測(cè)力裝置，直到發(fā)出“卡、卡”跳動(dòng)聲音，此時(shí)，應(yīng)鎖緊測(cè)微螺桿，進(jìn)行讀尺。 測(cè)量精密的零件時(shí)，為了防止千分尺受熱變形，影響測(cè)量精度，可將千分尺裝在固定架上測(cè)量。 在車(chē)床上測(cè)量工件，必須先停車(chē)。 在車(chē)床上測(cè)量大直徑工件時(shí)，千分尺兩個(gè)測(cè)量頭應(yīng)在水平位置上，并要求垂直于工件軸線。測(cè)量時(shí)，左手握住尺架，右手轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量裝置，靠千分尺的自重在工件直徑方向找出最大尺寸。 ③ 外圓長(zhǎng)度尺寸的測(cè)量 外圓加工結(jié)束后，一般使用鋼直尺、卡鉗、游標(biāo)卡尺和深度游標(biāo)卡尺

57、來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度，對(duì)于批量大精度較高的工件可用樣板測(cè)量。 （3） 外圓錐面的檢測(cè) 用萬(wàn)能角度尺檢測(cè)、用角度樣板檢測(cè)、用涂色法檢測(cè)、用正弦規(guī)檢測(cè)圓錐尺寸的檢測(cè) 圓錐的大、小端直徑可用圓錐界限套規(guī)來(lái)測(cè)量，在套規(guī)端面上有一個(gè)臺(tái)階（或刻線），臺(tái)階長(zhǎng)度m（或刻線之間的距離）就是圓錐大小直徑的公差圍。測(cè)量外圓錐時(shí)，如果錐體的小端平面在缺口之間，說(shuō)明其小端直徑尺寸合格；如錐體未能進(jìn)入缺口，說(shuō)明其小端面直徑大了；如錐體小端平面超過(guò)了止端缺口，說(shuō)明其小端直徑小了。 （5） 螺紋的檢測(cè) 螺紋的檢測(cè)可分為綜合測(cè)量和單項(xiàng)測(cè)量?jī)深悺? ① 綜合測(cè)量 綜合檢測(cè)是指同時(shí)檢驗(yàn)螺紋各主要部分的精度，通常采用螺紋量

58、規(guī)來(lái)檢驗(yàn)、外螺紋是否合格（包括螺紋的旋合性和互換性）。 螺紋量規(guī)有螺紋環(huán)規(guī)和螺紋塞規(guī)兩種，前者用于測(cè)量外螺紋，后者用于測(cè)量螺紋，每一種量規(guī)均由通規(guī)和止規(guī)兩件（兩端）組成。檢驗(yàn)時(shí)，通規(guī)能順利與工件旋合，止規(guī)不能旋合，則螺紋為合格；反之，通規(guī)不能旋合，則說(shuō)明螺母過(guò)小，螺紋應(yīng)予修退；當(dāng)止規(guī)與工件能旋合，則表示螺母過(guò)大，螺栓過(guò)小，螺紋是廢品。對(duì)于精度要求不高的螺紋，也可以用標(biāo)準(zhǔn)螺母和螺栓來(lái)檢驗(yàn)，以旋入工件時(shí)是否順利和旋入后松動(dòng)程度來(lái)判定螺紋是否合格。 ② 單項(xiàng)測(cè)量 單項(xiàng)檢驗(yàn)是指用量具或量?jī)x測(cè)量螺紋每個(gè)參數(shù)的實(shí)際值。 具體結(jié)合齒輪軸的要求，應(yīng)用到以下量具：測(cè)量長(zhǎng)度方向尺寸精度用游標(biāo)卡尺0~2.5

59、mm，深度千分尺10~50 mm，徑千分尺通止規(guī)（GB1214—85），卡尺0~125mm，0~200mm（0.1、0.05、0.02mm）三種。 第四章 齒輪軸的工藝卡擬定 4.1 工藝卡的擬定 （1） 下料 材料尺寸40×120，如圖4-1所示。 圖4-1毛坯 （2） 車(chē)削 ① 三爪卡盤(pán)夾持工件，車(chē)端面見(jiàn)平，鉆中心孔，用尾架頂尖頂住，粗車(chē)三個(gè)臺(tái)階，直徑長(zhǎng)度留3mm。如圖4-2所示。 圖4-2 車(chē)端面 ② 掉頭，三爪卡盤(pán)夾持工件另一端，車(chē)端面保證總長(zhǎng)112mm，鉆中心孔，用尾架頂尖頂住，粗車(chē)另外兩個(gè)臺(tái)階，直徑

60、長(zhǎng)度留余量3mm。如圖4-3所示。 圖4-3 車(chē)另一端面 （3） 熱處理 軸的熱處理是根據(jù)其材料和使用要求確定的，對(duì)于傳動(dòng)軸正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火的較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理HRC24-38。 （4） 鉗 選用車(chē)床加工。 修研兩端中心孔，如圖4-4所示。 圖 4-4 修研中心孔 （5） 車(chē)削 ① 雙頂尖裝夾。半精車(chē)兩個(gè)臺(tái)階，直徑留余量0.5mm。車(chē)槽兩個(gè)，倒角一個(gè)。如圖4-5所示。 圖4-5 車(chē)臺(tái)階、車(chē)槽、倒角 ② 調(diào)頭，雙夾尖裝夾，半精車(chē)余下的三個(gè)臺(tái)階，螺紋大徑車(chē)到12，其余臺(tái)階如圖所規(guī)定的尺寸，臺(tái)階直徑留余量0

61、.5mm。車(chē)槽一個(gè)，倒角一個(gè)。如圖4-6所示。 圖4-6 調(diào)頭加工 （6） 車(chē)削 雙頂尖裝夾，車(chē)一端螺紋M12，如圖4-7所示。 圖4-7 車(chē)螺紋 （7） 鉗 劃鍵槽及一個(gè)止動(dòng)墊圈槽加工線。 （8） 銑 鍵槽銑床或立式銑床。 銑一個(gè)鍵槽及一個(gè)止動(dòng)墊圈槽，鍵槽深度比下圖規(guī)定尺寸多銑0.5mm，作為磨削的余量。如圖4-8所示。 圖4-8 銑鍵槽 （9） 鉗 使用車(chē)床修研兩端中心孔，如圖4-9所示。 圖4-9 修研兩端中心孔 （10） 磨 使用外圓磨床。 磨外圓并用砂輪端面靠磨臺(tái)階，掉頭，磨外圓及靠磨臺(tái)肩

62、。如圖4-10所示。 圖4-10 磨外圓 （11） 檢驗(yàn) 按圖樣技術(shù)要求項(xiàng)目檢驗(yàn)。 4.2 問(wèn)題的提出 在切削加工中表面層的殘余應(yīng)力可能是拉應(yīng)力，也可能是壓應(yīng)力，這和加工條件有關(guān)。零件在切削加工過(guò)程中有很多因素影響加工工件的質(zhì)量，其中有：塑性變形的影響、溫度的影響、金相組織變化的影響等，在實(shí)際加工中，這幾項(xiàng)可能同時(shí)起作用。 零件在切削加工時(shí)產(chǎn)生塑性變形，使部分原子從穩(wěn)定的晶格位置上移動(dòng)，晶格被扭曲，破壞了原來(lái)緊密的原子排列，因此密度下降，比容增大。如果表面層產(chǎn)生收縮塑性變形，則由于基本金屬的阻礙，表面層將產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力；在切削區(qū)溫度超過(guò)某

63、一極限值時(shí)，工件的表層會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，在下層則產(chǎn)生壓應(yīng)力，因此在加工時(shí)應(yīng)注入冷卻液；切削時(shí)產(chǎn)生的高溫常常引起金屬的相變，而相變又常常會(huì)引起比容的變化，由于表面溫度不同，因此在不同深度上相變也不相同。因此，零件表面層中最后的應(yīng)力要取決于各組成因素的綜合結(jié)果。 在金屬切削過(guò)程中合理選用切削液，可以改善刀具與切削和刀具與工件界面間的摩擦情況， 改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和刀具磨損。切削液還可以減少刀具與切削的粘接，抑制積屑瘤和鱗刺的生長(zhǎng)，提高已加工表面質(zhì)量，同時(shí)可以減少工件熱變形，保證加工精度。 切削液的作用：冷卻作用、潤(rùn)滑作用、清洗作用、防銹作用等。 在切削過(guò)程中，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)

64、，刀具磨損也逐漸增大。刀具磨損主要取決于刀具材料、工件材料和切削速度。刀具磨損到一定限度。刀刃、崩刃或破損，刀刃卷刃時(shí)，刀具喪失切削能力或無(wú)法保障加工質(zhì)量，稱之為刀具失效。 刀具的失效形式：后刀面磨損、前刀面磨損、塑性變形、積屑瘤、刃口剝落、崩刃、熱裂紋等。 刀具的磨損過(guò)程：初期階段磨損、正常磨損階段、急劇磨損階段。 總結(jié) 軸類零件的加工工藝過(guò)程需根據(jù)軸類零件的技術(shù)要求、生產(chǎn)綱領(lǐng)、毛坯種類等地不同而制定出不同的工藝過(guò)程，軸類零件的工藝規(guī)程具有很大的共性，尤其是在單件小批量生產(chǎn)和維修中，都遵循工序集中原則，工藝過(guò)程極

65、其相似。 本課題所需要的事項(xiàng)較多，在學(xué)校加工實(shí)習(xí)中，軸類零件的加工是學(xué)生練習(xí)車(chē)削技能的最基本也最重要的項(xiàng)目，是學(xué)生最后完工工件的質(zhì)量總是很不理想，現(xiàn)在許多制造最終成品，常常會(huì)因?yàn)樵O(shè)備、技術(shù)或者工藝規(guī)程制定的不是很好，加工出來(lái)的部件無(wú)法滿足使用要求。本課題主要就是對(duì)軸類零件的工藝分析，工藝規(guī)程的合理制定，直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。 齒輪軸尺寸設(shè)計(jì)是一個(gè)常見(jiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。通常情況下，齒輪軸除了傳遞恒扭矩或交變扭矩外，還承受一個(gè)或多個(gè)徑向載荷，由于徑向載荷方向固定，它所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力使得軸上各處在每一轉(zhuǎn)部從純拉應(yīng)力狀態(tài)到純壓應(yīng)力狀態(tài)不斷變化。因此，材料的疲勞是齒輪軸的主要失效形式。

66、實(shí)驗(yàn)研究表明，在扭矩、彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力恒定情況下， 疲勞極限和剪切屈服強(qiáng)度可以擬合為一條橢圓曲線。對(duì)于交變彎、扭相同，同樣適用。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，首先是對(duì)工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定，這樣在加工工件就可以知道用什么機(jī)床加工，怎樣加工，加工工藝裝備及設(shè)備等，因此，工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定是至關(guān)重要的。 致 經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的查資料、整理資料、寫(xiě)作論文，今天終于可以順利的完成論文的最后的辭了，想了很久，要寫(xiě)下這一段辭，表示可以進(jìn)行畢業(yè)答辯了，自己想想求學(xué)期間的點(diǎn)點(diǎn)滴滴歷歷在目，時(shí)光匆匆飛逝，三年的努力與付出，隨著論文的完成，終于讓學(xué)生在大學(xué)的生活，得以劃下完美的句點(diǎn)。 論文得以完成，要感的人實(shí)在太多了，首先感焦金玲老師，因?yàn)檎撐氖窃诮估蠋煹南ば闹笇?dǎo)下完成的。焦老師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己，寬以待人的崇高風(fēng)，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。本論文從選題到完成，每一步都是在焦老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了焦老師大量的心血。 焦老師指導(dǎo)我的論文的寫(xiě)作的